基于gis的罗屿沟流域次降雨产流模拟分析

《基于gis的罗屿沟流域次降雨产流模拟分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、山东理工大学硕士学位论文第一章绪论受下垫面条件限制较少；（5）应用领域广，在农业、地质、水文、气象和军事等众多领域都可以使用。1.2.2国内外流域产流研究进展将自然界非常复杂的水文过程进行模拟，形成整个流域内的水量平衡体系，对于宏观上的水资源合理配置和调控具有非常重要的现实意义。流域水文模型的研究始于上个世界50年代，并在七八十年代取得了较大的发展，进入[6]二十一世纪，流域分布式水文模型更是成为了水文学研究的热点课题。1.2.2.1国外流域产流研究进展国外在流域水文的模拟研究起步较早，发展也极为迅速，比较著名的有：于1959年出现的世界上最早的流域水文模型Stanford模型

2、；丹麦等联合研制的SHE模型；Beven和Kirkby提出的TOPMODEL模型；美国农业部开发并推广的SWAT模型；日本国家防灾研究中心的TANK模型和美国农业部水土保持局的SCS模型。SHE(SystemHydrologicEuropean)是上世纪八十年代由丹麦、法国及英国的水文学家联合研制。模型将流域划分为许多网格或层次，便于模型参数的空间分析。此后丹麦水力学研究所又研制出了MIKESHE，可以模拟包括水流运[7]动和泥沙输送等陆地水循环过程。TOPMODEL(TopgraphyBasedHydrologicalModel)模型是属于以下垫面等地形因子为基础的半分布式水

3、文模型，可与地理信息系统结合实现流域空间信[8]息的可视化，结构较为简单。该模型在气候变化和生态监测等领域也得到了广泛的应用。SWAT(SoilandWaterAssessmentTool)是一套包含数百个方程和一千多个变量的综合模拟体系，具有很强的物理性质，适用于复杂大尺度流域中土地[9]利用方式、土壤类型、植被覆盖等参数的研究。同时将SWAT与GIS或人工神经网络结合，有了更广泛深层次的实际应用。SCS(SoilConservationServices)模型结构比较简单，使用效率较便捷，一般适用于缺乏资料的小流域产流量计算。根据土壤类型、土地利用方式和前期土壤含水量查表得到

4、综合参数CN，再根据经验初损率λ=0.2得到的流域降[10]雨-产流模型。1.2.2.2国内流域产流研究进展国内对流域分布式水文模型的研究起步较晚。研究内容主要是基于外国模3万方数据山东理工大学硕士学位论文第一章绪论型的一些参数校验和改良，其中还建立了比较著名的新安江模型。上个世纪七十年代，赵人俊等在新安江入库流量报告中提出了一种准分布式模型，采用的是蓄满产流机制，利用泰森多边形法进行单元面积的划分，其模型结构可分为蒸散、产流、分源和汇流。该模型在南方以蓄满产流的湿润气候区适用性较强，但在以超渗产流为主的北方干旱气候区会产生较大的误差。九十年代，我国水文工作者逐步开始进行相关流

5、域水文模拟方面的研究。黄平等于1997年在分析国外分布式模型不足的基础上，提出了流域三维动态[11]水文模拟，并随后又建立了描述森林坡地水流运动规律的数学模拟。李兰等同年提出了一种将数学物理问题和洪水预报相结合的分布式物理水文模型，[12]由产流模型、汇流模型等四部分组成。任立良等基于DEM进行了河网的划[13]分和子流域的提取，并在集水单元上建立了数字河网汇流模型。穆宏强等[14]于2001年建立了分布式流域水文生态模型的理论框架。随着3S技术在模拟中的应用，分布式流域产流模型得到了长足的发展和进步。2005年刘贤赵、康绍忠等基于地理信息，按照集水区自然分水线划分流域子单元，

6、并提出了适合黄土高原小流域产流计算的CN值，最终得到了较高[15]的模拟精确度。1.2.3研究内容本研究以甘肃天水罗屿沟流域作为研究区，结合RS/GIS技术与径流曲线数法（SCS），进行流域水文分析和降雨-产流模拟计算，为黄土高原地区水资源综合宏观调控和水土保持研究治理提供科学理论支持。具体如下：（1）RS和GIS共同使用进行遥感图像处理，参数分析利用GIS技术从DEM中提取SCS模型所需要的各种流域信息，同时获取研究区的土壤类型、土地利用方式、前期土壤水分条件等。（2）土地利用分析利用Erdas对罗屿沟土地利用类型进行现状分析及动态预测，为后期利用模型分析土地利用变化对流域产

7、流量的影响提供数据支持。（3）流域降雨分析面雨量是指某一时段内一定面积上的平均雨量（单位一般为毫米），能够客观地反映流域的实际降雨量。降雨是引起流域产流最重要的原因，因此准确计算流域的面雨量可以提高产流模拟的精度，这也影响着后续土壤侵蚀量的估算精度。在流域产汇流模型中，针对流域降雨-入渗-产/汇流动态衔接过程，在GIS中对雨量站降雨资料数据通过泰森多边形、距离平方反比法等内插方法进行计算并进行优劣比较。4万方数据山东理工大学硕士学位论文第一章绪论（4）流域降雨-产流模拟在形成的降雨和各下垫面